摘要：年月日前言前段時間剛為項目手游實現了一個實時排行榜功能主要特性實時全服排名可查詢單個玩家排名支持雙維排序數據量不大大致在區間開服合服會導致單個服角色數越來越多排行榜分類按照排行主體類型劃分主要分為角色軍團公會坦克該項目是個坦克手游大致情況

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Last-Modified: 2019年6月4日18:18:37

前段時間剛為項目(手游)實現了一個實時排行榜功能, 主要特性:

實時全服排名

可查詢單個玩家排名

支持雙維排序

數據量不大, 大致在 1W ~ 50W區間(開服, 合服會導致單個服角色數越來越多).

按照排行主體類型劃分, 主要分為:

角色

軍團(公會)

坦克

該項目是個坦克手游, 大致情況是每個角色有N輛坦克, 坦克分為多種類型(輕型, 重型等), 玩家可加入一個軍團(公會).

具體又可以細分為:

角色

- 等級排行榜(1. 等級 2.戰力)
- 戰斗力排行榜(1. 戰斗 2.等級)
- 個人競技場排行榜(1. 競技場排名)
- 通天塔排行榜(1.通天塔層數 2.通關時間)
- 威望排行榜(1.威望值 2.等級)

軍團(公會)

- 軍團戰斗力排行榜(1. 軍團總戰斗力 2.軍團等級)
- 軍團等級排行榜(1.軍團等級 2.軍團總戰斗力)

坦克(1.坦克戰斗力 2.坦克等級)

- 輕型坦克戰斗力排行榜
- 中型
- 重型
- 反坦克炮
- 自行火炮

↑ 括號內為排序維度

基于實時性的考慮, 決定使用Redis來實現該排行榜.

文章中用到的redis命令如有不清楚的, 可參照 Redis在線手冊.

需要解決如下問題:

復合排序(2維)

排名數據的動態更新

如何取排行榜

基于Redis的排行榜主要使用的是Redis的 有序集合(SortedSet)來實現

添加 成員-積分 的操作是通過Redis的zAdd操作 
ZADD key score member [[score member] [score member] ...]

默認情況下, 若score相同, 則按照 member 的字典順序排序.

首先以等級排行榜(1. 等級 2.戰力)為例, 該排行榜要求同等級的玩家, 戰斗力大的排在前. 因此分數可以定為:
分數 = 等級*10000000000 + 戰斗力

游戲中玩家等級范圍是1~100, 戰力范圍0~100000000.

此處設計中為戰斗力保留的值范圍是 10位數值, 等級是 3位數值, 因此最大數值為 13位.
有序集合的score取值是是64位整數值或雙精度浮點數, 最大表示值是 9223372036854775807, 即能完整表示18位數值, 因此用于此處的 13位score 綽綽有余.

另一個典型排行榜是 通天塔排行榜(1.層數 2.通關時間), 該排行榜要求通過層數相同的, 通關時間較早的優先.

由于要求的是通關時間較早的優先, 因此不能像之前那樣直接 分數=層數*10^N+通關時間.

我們可以將通關時間轉換為一個相對時間, 即 分數=層數*10^N + (基準時間 - 通關時間)
很明顯的, 通關時間越近(大), 則 基準時間 - 通關時間 值越小, 符合該排行榜要求.

基準時間的選擇則隨意選擇了較遠的一個時間 2050-01-01 00:00:00, 對應時間戳2524579200

最終, *分數 = 層數10^N + (2524579200 - 通過時間戳)
上述分數公式中, N取10, 即保留10位數的相對時間.

坦克排行榜跟其他排行榜的區別在于, 有序集合中的 member 是一個復合id, 由 uid_tankId 組成.
這點是需要注意的.

還是以等級排行榜為例

游戲中展示的等級排行榜所需的數據包括(但不限于):

角色名

Uid

戰斗力

頭像

所屬公會名

VIP等級

由于這些數據在游戲過程中是會動態變更的, 因此此處不考慮將這些數據直接作為 member 存儲在有序集合中.
用于存儲玩家等級排行榜有序集合如下

-- s1:rank:user:lv ---------- zset --
| 玩家id1    | score1
| ...
| 玩家idN    | scoreN
-------------------------------------

member為角色uid, score為復合積分

使用hash存儲玩家的動態數據(json)

-- s1:rank:user:lv:item ------- string --
| 玩家id1    | 玩家數據的json串
| ...
| 玩家idN    | 
-----------------------------------------

使用這種方案, 只需要在玩家創建角色時, 將該角色添加到等級排行榜中, 后續則是當玩家 等級戰斗力 發生變化時需實時更新s1:rank:user:lv該玩家的復合積分即可. 若玩家其他數據(用于排行榜顯示)有變化, 則也相應地修改其在 s1:rank:user:lv:item 中的數據json串.

依舊以等級排行榜為例.

目的

需要從 `s1:rank:user:lv` 中取出前100名玩家, 及其數據.

用到的Redis命令

[`ZRANGE key start stop [WITHSCORES]`](http://redisdoc.com/sorted_set/zrange.html)
時間復雜度: O(log(N)+M)， N 為有序集的基數，而 M 為結果集的基數。

步驟

zRange("s1:rank:user:lv", 0, 99) 獲取前100個玩家的uid

hGet("s1:rank:user:lv:item", $uid) 逐個獲取前100個玩家的具體信息

具體實現時, 上面的步驟2是可以優化的.

分析

zRange時間復雜度是O(log(N)+M) ， N 為有序集的基數，而 M 為結果集的基數

hGet時間復雜度是 O(1)

步驟2由于最多需要獲取100個玩家數據, 因此需要執行100次, 此處的執行時間還得加上與redis通信的時間, 即使單次只要1MS, 最多也需要100MS.

解決

借助Redis的Pipeline, 整個過程可以降低到只與redis通信2次, 大大降低了所耗時間.

以下示例為php代碼

// $redis
$redis->multi(Redis::PIPELINE);
foreach ($uids as $uid) {
    $redis->hGet($userDataKey, $uid);
}
$resp = $redis->exec();    // 結果會一次性以數組形式返回

Tip: Pipeline 與 Multi 模式的區別

參考: https://blog.csdn.net/weixin_...

Pipeline 管線化, 是在客戶端將命令緩沖, 因此可以將多條請求合并為一條發送給服務端. 但是不保證原子性!!!

Multi 事務, 是在服務端將命令緩沖, 每個命令都會發起一次請求, 保證原子性, 同時可配合 WATCH 實現事務, 用途是不一樣的.

redis = $redis;
        $this->rankKey = $rankKey;
        $this->rankItemKey = $rankItemKey;
        $this->sortFlag = SORT_DESC;
    }

    /**
     * @return Redis
     */
    public function getRedis()
    {
        return $this->redis;
    }

    /**
     * @param Redis $redis
     */
    public function setRedis($redis)
    {
        $this->redis = $redis;
    }

    /**
     * 新增/更新單人排行數據
     * @param string|int $uid
     * @param null|double $score
     * @param null|string $rankItem
     */
    public function updateScore($uid, $score=null, $rankItem=null)
    {
        if (is_null($score) && is_null($rankItem)) {
            return;
        }

        $redis = $this->getRedis()->multi(Redis::PIPELINE);
        if (!is_null($score)) {
            $redis->zAdd($this->rankKey, $score, $uid);
        }
        if (!is_null($rankItem)) {
            $redis->hSet($this->rankItemKey, $uid, $rankItem);
        }
        $redis->exec();
    }

    /**
     * 獲取單人排行
     * @param string|int $uid
     * @return array
     */
    public function getRank($uid)
    {
        $redis = $this->getRedis()->multi(Redis::PIPELINE);
        if ($this->sortFlag == SORT_DESC) {
            $redis->zRevRank($this->rankKey, $uid);
        } else {
            $redis->zRank($this->rankKey, $uid);
        }
        $redis->hGet($this->rankItemKey, $uid);
        list($rank, $rankItem) = $redis->exec();
        return [$rank===false ? -1 : $rank+1, $rankItem];
    }

    /**
     * 移除單人
     * @param $uid
     */
    public function del($uid)
    {
        $redis = $this->getRedis()->multi(Redis::PIPELINE);
        $redis->zRem($this->rankKey, $uid);
        $redis->hDel($this->rankItemKey, $uid);
        $redis->exec();
    }

    /**
     * 獲取排行榜前N個
     * @param $topN
     * @param bool $withRankItem
     * @return array
     */
    public function getList($topN, $withRankItem=false)
    {
        $redis = $this->getRedis();
        if ($this->sortFlag === SORT_DESC) {
            $list = $redis->zRevRange($this->rankKey, 0, $topN);
        } else {
            $list = $redis->zRange($this->rankKey, 0, $topN);
        }

        $rankItems = [];
        if (!empty($list) && $withRankItem) {
            $redis->multi(Redis::PIPELINE);
            foreach ($list as $uid) {
                $redis->hGet($this->rankItemKey, $uid);
            }
            $rankItems = $redis->exec();
        }
        return [$list, $rankItems];
    }

    /**
     * 清除排行榜
     */
    public function flush()
    {
        $redis = $this->getRedis();
        $redis->del($this->rankKey, $this->rankItemKey);
    }
}

這就是一個排行榜最簡單的實現了, 排行項的積分計算由外部自行處理.